Nutrition des plantes

La photosynthèse 光合作用 est le processus par lequel les plantes fabriquent des glucides 碳水化合物 à partir de matières premières simples, en utilisant l'énergie 能量 provenant de la lumière. C'est comment les plantes se nourrissent elles-mêmes.

L'équation mot

En mots : les plantes absorbent le dioxyde de carbone 二氧化碳 et l'eau, et produisent du glucose 葡萄糖 et de l'oxygène 氧气. Cette réaction ne peut avoir lieu qu'à la lumière, et uniquement là où il y a de la chlorophylle 叶绿素.

(Supplément) L'équation chimique équilibrée est :

Ce que fait la chlorophylle

La chlorophylle est un pigment 色素 vert présent dans les chloroplastes 叶绿体. Elle piège la lumière et transfère l'énergie lumineuse sous forme d'énergie stockée dans des composés chimiques. Cette énergie chimique est ensuite utilisée pour construire des glucides.

Ce que la plante fait du glucose

Minéraux du sol

Les plantes absorbent également des ions minéraux 离子 du sol par leurs racines :

• ions nitrate 硝酸根离子 — nécessaires pour former des acides aminés 氨基酸 (et donc des protéines).
• ions magnésium 镁离子 — nécessaires pour former de la chlorophylle.

Une plante carencée en nitrate pousse mal avec des tiges faibles ; une plante carencée en magnésium a des feuilles jaunes (elle ne produit pas assez de chlorophylle).

Le taux de photosynthèse

Le taux 速率 de photosynthèse dépend de trois facteurs :

• l'intensité lumineuse 光照强度 — plus de lumière donne un taux plus rapide, jusqu'à un certain point.
• la concentration 浓度 en dioxyde de carbone — plus de dioxyde de carbone donne un taux plus rapide.
• la température 温度 — une température plus élevée accélère le processus, jusqu'à ce qu'il fasse si chaud que les enzymes se dénaturent.

(Supplément) À tout instant, le facteur le plus rare limite le taux. C'est ce qu'on appelle le facteur limitant 限制因素. Par exemple, par temps couvert, l'intensité lumineuse est généralement le facteur limitant ; par temps ensoleillé, ce peut être la concentration en dioxyde de carbone.

Exemple résolu. Sur un graphique du taux en fonction de l'intensité lumineuse, la ligne monte abruptement au début puis s'aplatit horizontalement. Quel facteur est limitant sur chaque partie ? Sur la partie montante, ajouter de la lumière augmente le taux, donc l'intensité lumineuse est le facteur limitant. Sur la partie plate, ajouter plus de lumière ne change rien, donc la lumière n'est plus limitante - un autre facteur l'est, généralement la concentration en dioxyde de carbone ou la température. Le test est toujours le même : si ajouter plus d'un facteur accélère la réaction, ce facteur était celui qui la freinait.

Enquête sur la photosynthèse

Pour montrer qu'une plante a besoin de lumière, de chlorophylle et de dioxyde de carbone, on teste une feuille à la recherche d'amidon après avoir retiré l'un de ces éléments. Un contrôle 对照 maintient toutes les autres conditions identiques pour que le test soit équitable. (Laissez d'abord la plante dans le noir pour consommer son amidon.) Une feuille avec des parties vertes et blanches montre de l'amidon uniquement dans les parties vertes, qui contiennent de la chlorophylle.

On peut aussi observer l'échange gazeux 气体交换 chez une plante aquatique à l'aide d'un indicateur hydrogénocarbonate, qui change de couleur selon le niveau de dioxyde de carbone. À la lumière, la plante absorbe du dioxyde de carbone pour la photosynthèse ; dans l'obscurité, elle rejette du dioxyde de carbone par respiration.

Une feuille est bien adaptée 适应 à la photosynthèse. La plupart des feuilles sont larges, avec une grande surface 表面积 pour capter beaucoup de lumière, et minces, afin que les gaz et la lumière atteignent rapidement toutes les cellules.

Le centre de la feuille, le mésophylle 叶肉, est là où se déroule la majorité de la photosynthèse. Voici les principales parties d'une feuille :

• Apprenez l'équation mot par cœur : dioxyde de carbone + eau → glucose + oxygène (à la lumière, avec chlorophylle).
• La chlorophylle est dans les chloroplastes ; elle n'est pas consommée — elle transfère l'énergie lumineuse.
• Reliez chaque facteur au taux : plus de lumière, plus de dioxyde de carbone, plus chaud (mais pas trop) → plus rapide, jusqu'à ce qu'un facteur limitant stoppe toute augmentation supplémentaire.
• Pour la structure foliaire, reliez toujours la partie à sa fonction : large et mince pour capter la lumière ; cellules palissadiques pleines de chloroplastes ; stomates et espaces aériens pour les échanges gazeux.
• Ions nitrate → acides aminés ; ions magnésium → chlorophylle.